礦鹵分段結(jié)晶工藝的改進(jìn)

王緒前

(連云港工投集團(tuán) 日曬制鹽有限公司，江蘇 連云港 222227)

1 前言

近些年，連云港工投集團(tuán)日曬制鹽有限公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“公司”)用淮陰地區(qū)地下礦鹵日曬工業(yè)鹽(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“礦鹵鹽”)的工藝不斷發(fā)展和完善，產(chǎn)品質(zhì)量趨于穩(wěn)定，大部分達(dá)到GB/T5462-2015《工業(yè)鹽》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的日曬工業(yè)鹽優(yōu)級(jí)鹽標(biāo)準(zhǔn)，但受行業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量和銷(xiāo)售價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)壓力的影響，部分氯堿企業(yè)對(duì)日曬工業(yè)鹽提出更高的質(zhì)量要求：氯化鈉含純不低于96%；鈣離子含量不高于0.13%；鎂離子含量不高于0.1%；硫酸根含量不高于0.3%。針對(duì)公司現(xiàn)時(shí)生產(chǎn)的礦鹵鹽鈣、硫酸根離子含量偏高于部分用戶(hù)的要求，筆者擬改進(jìn)結(jié)晶工藝，以進(jìn)一步提高礦鹵鹽品質(zhì)，更好地滿(mǎn)足市場(chǎng)需求。

2 結(jié)晶工藝現(xiàn)狀

2.1 灘田簡(jiǎn)況

公司30個(gè)生產(chǎn)單元有序布置在同一區(qū)域，各生產(chǎn)單元均為對(duì)口灘型，相鄰的以公溝(落鹵溝)為界;有塑苫池31塊，深洼1塊，每塊池面積6 000 m2;生產(chǎn)、管理相對(duì)獨(dú)立。灘形示意圖見(jiàn)圖1。

圖1 生產(chǎn)單元灘形示意圖Fig.1 The diagram of production unit

2.2 工藝流程

采用上卡下撤法二級(jí)分段結(jié)晶，一般礦鹵經(jīng)屯鹵臺(tái)(調(diào)節(jié)池)澄清，并蒸發(fā)至飽和后，利用各步池底面高程落差，采用對(duì)口錯(cuò)角，依次自然灌入一、二、三步結(jié)晶池結(jié)晶，第三步結(jié)晶池鹵水硫酸根含量達(dá)到30 g/L～35 g/L時(shí)排到深洼,用氯化鈣溶液降低母液中的硫酸根(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“除硫”),再與新鹵混合灌池、結(jié)晶,生產(chǎn)工藝流程見(jiàn)圖2。

圖2 上卡下撤法分段結(jié)晶工藝流程(循環(huán)使用母液)Fig.2 Sectional crystallization process

2.3 存在的主要問(wèn)題及原因

各生產(chǎn)單元內(nèi)循環(huán)使用結(jié)晶母液, 新礦鹵、母液混合析出的礦鹵鹽一般鈣離子含量不高于0.15%,硫酸根含量不高于0.4%。

飽和礦鹵皿內(nèi)自然蒸發(fā)濃縮析鹽試驗(yàn)中(數(shù)據(jù)見(jiàn)表1),其它結(jié)晶條件相近，因除硫后母液、新礦鹵質(zhì)量不同，二者析鹽質(zhì)量存在差距。除硫后母液初始鈣離子含量高于0.6 g/L時(shí)，鈣離子含量越高，析鹽中氯化鈉含量越低，鈣、硫酸根離子含量也相對(duì)高。新、老礦鹵混合，分曬不徹底，結(jié)晶鹵水質(zhì)量整體下降，是公司生產(chǎn)的礦鹵鹽鈣、硫酸根含量偏高的主要原因之一。

表1 礦鹵皿內(nèi)自然蒸發(fā)濃縮析鹽質(zhì)量Tab.1 Quality of salt precipitation by hatural evaporation and concentration in brine dishes

新礦鹵飽和時(shí)，鈣、硫酸根離子含量分別約為0.5 g/L、14 g/L,除硫降低母液中硫酸根含量同時(shí)，卻增加了鈣離子含量，一般剛除硫的飽和母液中鈣離子或硫酸根含量至少有一項(xiàng)高于飽和新礦鹵，未飽和礦鹵灌池，特別是除硫后母液鈣離子含量較高灌池，會(huì)造成池內(nèi)礦鹵鹽鈣、硫酸根離子含量同時(shí)增加。結(jié)晶鹵水硫酸根含量高，特別當(dāng)高于35 g/L，有硫酸鈉析出時(shí)，更易增加礦鹵鹽中硫酸根含量。

新礦鹵飽和時(shí)，鎂離子含量為0.07 g/L左右。此外，生產(chǎn)單元每年使用海水泡化被撤換下來(lái)的結(jié)晶池爛鹽池板、管道收鹽產(chǎn)生的粉鹽及利用屯鹵臺(tái)、副癝基等蒸發(fā)制鹵，制取的飽和鹵灌池，增加結(jié)晶鹵水中鎂離子含量。年復(fù)一年循環(huán)使用母液，結(jié)晶鹵水中鎂離子逐年富集，礦鹵鹽含鎂量也將逐年增加。

結(jié)晶池建在泥質(zhì)土壤上，礦鹵結(jié)晶過(guò)程遭受土壤顆粒及空氣降塵等污染，懸浮物、不溶物含量增加，且不能隨結(jié)晶母液排放到生產(chǎn)單元外，結(jié)晶鹵水不溶物含量高，不僅晶體的不溶物含量高，而且可溶物、水分也增加。

3 工藝改進(jìn)

3.1 工藝流程

相鄰若干個(gè)生產(chǎn)單元為片，片內(nèi)采取定點(diǎn)與上卡下撤相結(jié)合分段結(jié)晶工藝，即片內(nèi)以一定結(jié)晶面積比例，按是否循環(huán)使用除硫后母液，分為新鹵生產(chǎn)單元、混合鹵生產(chǎn)單元，而各生產(chǎn)單元內(nèi)使飽和礦鹵按不同濃度(主要為硫酸根含量)進(jìn)行分段結(jié)晶。新鹵生產(chǎn)單元只使用新鹵灌池，結(jié)晶產(chǎn)生的母液輸送到混合鹵生產(chǎn)單元再結(jié)晶，混合鹵生產(chǎn)單元循環(huán)使用母液。在一年的結(jié)晶過(guò)程中，新鹵、混合鹵生產(chǎn)單元，或生產(chǎn)單元內(nèi)的一、二級(jí)池相對(duì)固定。

3.2 定點(diǎn)分段結(jié)晶面積比例及灘田設(shè)備條件分析

新鹵、混合鹵生產(chǎn)單元灌池分別只使用新鹵、母液，結(jié)晶鹵水深度相同，始終硫酸根含量分別為14 g/L、35 g/L，忽略結(jié)晶池滲透及降水蓋布鹵水損耗等條件下，估算定點(diǎn)分段結(jié)晶面積比例為3 ∶2。實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)結(jié)合灘田結(jié)構(gòu)、氣象、結(jié)晶鹵水始終硫酸根含量及深度等條件合理掌握?；旌消u生產(chǎn)單元可適量使用新礦鹵灌池，其面積可適當(dāng)大于按比例估算的面積。

生產(chǎn)單元現(xiàn)有的排淡、落鹵、輸鹵專(zhuān)用溝道；土塘、深洼、屯鹵臺(tái)儲(chǔ)鹵設(shè)備；固定和流動(dòng)機(jī)泵等，基本滿(mǎn)足生產(chǎn)單元內(nèi)進(jìn)排鹵、排淡、咸水回收、儲(chǔ)鹵、澄清鹵、蒸發(fā)制鹵、除硫等需求，但新鹵生產(chǎn)單元向混合鹵生產(chǎn)單元以明渠輸送母液，如輸送距離過(guò)長(zhǎng)或輸送鹵量過(guò)多，現(xiàn)有渠道、儲(chǔ)鹵設(shè)備、機(jī)泵等難以配套、協(xié)調(diào)使用。片內(nèi)生產(chǎn)單元數(shù)越多，人員越多，生產(chǎn)調(diào)度越不便，生產(chǎn)管理難度加大。

綜合考量，擬定相鄰兩個(gè)生產(chǎn)單元為一片，片內(nèi)生產(chǎn)、管理統(tǒng)一。定點(diǎn)分段結(jié)晶工藝見(jiàn)圖3，上卡下撤分段結(jié)晶見(jiàn)圖2(新鹵生產(chǎn)單元母液輸出)。

圖3 定點(diǎn)分段結(jié)晶工藝流程Fig.3 Fixed-point stepwise crystallization process

3.3 預(yù)期效果

新鹵生產(chǎn)單元新、老鹵嚴(yán)格分開(kāi)，不相混合，可保證結(jié)晶鹵水質(zhì)量，從而提高礦鹵鹽質(zhì)量。新、混合鹵分別固定在特定生產(chǎn)單元曬鹽，使不同質(zhì)量礦鹵鹽，在不同段落的生產(chǎn)單元產(chǎn)出，質(zhì)量自然分級(jí)，好鹽、次鹽不相混合，利于按等歸坨，按等放銷(xiāo)，為不同用途提供相應(yīng)質(zhì)量礦鹵鹽，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)銷(xiāo)對(duì)口。

3.4 操作基本要求

3.4.1 確認(rèn)分曬級(jí)別，建立分曬秩序

定點(diǎn)分段結(jié)晶的片區(qū)要固定下來(lái)，明確片區(qū)內(nèi)曬新，混合鹵的生產(chǎn)單元。春初、秋末或扒鹽期等，有目的做好換、并、排鹵及除硫，為分段結(jié)晶打好基礎(chǔ)。

3.4.2 合理控制結(jié)晶鹵水始終質(zhì)量

礦鹵在屯鹵臺(tái)澄清,并蒸發(fā)至漂花灌池或加鹵。澄清過(guò)程中,為防止結(jié)晶,加速澄清,可以續(xù)入低濃度鹵水,而在混合鹵生產(chǎn)單元不宜為此續(xù)入過(guò)多新礦鹵，一般除硫后母液(或與新鹵混合)灌池前鈣離子含量低于0.6 g/L，硫酸根含量低于18 g/L。

結(jié)晶鹵水終止硫酸根含量宜控制在30 g/L～35 g/L，如過(guò)低甩撤。一方面，礦鹵當(dāng)次結(jié)晶過(guò)程時(shí)間過(guò)短，氯化鈉析出率低，增加換鹵頻次，礦鹵蹲不住步，易造成礦鹵鹽鈣、硫酸根離子增加；另一方面，因母液體積相對(duì)大，除硫后母液中鈣離子總量易相對(duì)增加，對(duì)下一結(jié)晶過(guò)程析鹽質(zhì)量不利。

3.4.3 調(diào)節(jié)結(jié)晶鹵水，促進(jìn)各段鹵水供需平衡

在全年物料平衡、量鹵灌池的原則下，保證旺季結(jié)晶鹵水適宜深度。在結(jié)晶鹵水缺乏，結(jié)晶鹵水深度過(guò)淺時(shí)，做好結(jié)晶池鹵水換、并、排、除硫，不能將新礦鹵或剛除硫混合鹵平描到結(jié)晶池中。新鹵生產(chǎn)單元優(yōu)先以新礦鹵灌池，當(dāng)結(jié)晶鹵水終止硫酸根濃度低于30 g/L，或雖高于30 g/L，但暫時(shí)除硫困難，而混合鹵生產(chǎn)單元鹵水深度難滿(mǎn)足塑苫條件時(shí)，混合鹵生產(chǎn)單元可適當(dāng)用新礦鹵灌池。在結(jié)晶鹵水充足，或新鹵生產(chǎn)單元較混合鹵生產(chǎn)單元結(jié)晶面積相對(duì)偏小時(shí)，可采取結(jié)晶鹵水終止硫酸根含量，新鹵生產(chǎn)單元較混合鹵生產(chǎn)單元適當(dāng)降低；結(jié)晶鹵水深度混合鹵生產(chǎn)單元較新鹵生產(chǎn)單元適當(dāng)增加；新礦鹵適當(dāng)向混合鹵生產(chǎn)單元灌池。

冬季各結(jié)晶池需儲(chǔ)存飽和鹵水，以備旺產(chǎn)季節(jié)結(jié)晶需求，新鹵生產(chǎn)單元儲(chǔ)鹵己足情況下，混合鹵生產(chǎn)單元也最大限度儲(chǔ)存鹵水。來(lái)年春季，混合鹵生產(chǎn)單元儲(chǔ)存的高質(zhì)量鹵水要有計(jì)劃地向新鹵生產(chǎn)單元輸送。

3.4.4 嚴(yán)格執(zhí)行各項(xiàng)生產(chǎn)操作規(guī)程

分段結(jié)晶是實(shí)現(xiàn)新、深、長(zhǎng)的一具體手段，而灘田維修、除硫、活碴、除混、收鹽、堆坨等各項(xiàng)生產(chǎn)管理必須抓好，才能實(shí)現(xiàn)礦鹵鹽優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)。

4 小結(jié)

改進(jìn)的工藝能使礦鹵鹽好、次不相混合，利于進(jìn)一步提升礦鹵鹽品質(zhì)，但工藝技術(shù)性較強(qiáng)，操作要求嚴(yán)，并需要灘田設(shè)備能滿(mǎn)足要求，故需先選點(diǎn)試驗(yàn)，待工藝完善，并取得效益后逐步推廣。